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Die Formel zur Berechnung der Fläche hängt von der Form der Ebene ab. Für eine ebene Wand verwenden Sie die Formel Fläche = Länge x Höhe. Schätzen Sie die Fläche der Stirnseite einer Säule mit Fläche = Durchmesser x Höhe. Für SI-Berechnungen gilt: ein ist in Quadratmetern (m). Für imperiale Berechnungen, ein ist in Quadratfuß (ft). 
Diese Formel basiert auf dem Standard der American Society of Civil Engineers. Der Koeffizient 0,00256 ist das Ergebnis einer Berechnung basierend auf typischen Werten für die Dichte der Luft und die Erdbeschleunigung. Ingenieure verwenden eine genauere Formel, um Faktoren wie das umgebende Gelände und die Art der Konstruktion zu berücksichtigen. Sie können die Formel mit dem ASCE-Code 7-05 nachschlagen, oder . Wenn Sie sich bezüglich der Windgeschwindigkeit nicht sicher sind, können Sie diese anhand des Standards der Electronic Industries Association (EIA) in Ihrer Nähe nachschlagen. Der größte Teil der USA liegt beispielsweise in Zone A mit Winden von 86,6 mph, aber Küstengebiete können in Zone B (100 mph) oder Zone C (111,8 mph) liegen. 
Der Standard-Luftwiderstandsbeiwert für einen langen Zylinderlauf beträgt 1,2 und für einen kurzen Zylinder 0,8. Diese gelten für Antennenrohre, wie sie an vielen Gebäuden vorhanden sind. Der Standardkoeffizient für eine ebene Fläche wie die Vorderseite eines Gebäudes beträgt 2,0 für eine lange ebene Fläche oder 1,4 für eine kürzere ebene Fläche. Der Luftwiderstandsbeiwert hat keine Einheiten. 
Beginnen Sie mit der Schätzung der projizierten Fläche. In diesem Fall, 
Berechnen Sie den Winddruck: 
. Für einen kurzen Zylinder beträgt der Luftwiderstandsbeiwert 0,8. Setze dies in die Gleichung ein: 
Die Windlast auf der Antenne beträgt also 1,25 lbs. 
ein, P und CD sind die gleichen Variablen wie in der allgemeinen Gleichung. kz ist der Expositionskoeffizient und wird aus der Höhe vom Boden bis zur Mitte des Objekts berechnet. Die Einheit von kz ist die anzahl der füße. gh ist der Reaktionsfaktor für Böen und wird unter Berücksichtigung der vollen Objekthöhe berechnet. Die Einheiten von gh sind 1/Fuß oder ft. 
Verwenden Sie für eine flache Wand die Formel Fläche = Länge x Breite und messen Sie die Länge und Breite der Wand, auf die der Wind trifft. Bei einem Rohr oder einer Säule können Sie die Fläche auch anhand ihrer Länge und Breite abschätzen. In diesem Fall ist die Breite der Durchmesser des Rohres oder der Säule. 
Wenn die Windgeschwindigkeit beispielsweise 70 mph beträgt, beträgt der Winddruck 0,00256 x 70 = 12,5 psf. Eine Alternative zur Berechnung des Winddrucks bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit besteht darin, den Standard für verschiedene Windzonen zu verwenden. Laut der Electronic Industries Association (EIA) befindet sich der größte Teil der USA beispielsweise in Zone A mit Winden von 86,6 Meilen pro Stunde, aber Küstengebiete können in Zone B (100 Meilen pro Stunde) oder Zone C (111) liegen.8 mph) liegend. 
Der Standard-Luftwiderstandsbeiwert für einen langen Zylinderlauf beträgt 1,2 und für einen kurzen Zylinder 0,8. Diese gelten für Antennenrohre, wie sie an vielen Gebäuden vorhanden sind. Der Standardkoeffizient für eine ebene Fläche wie die Vorderseite eines Gebäudes beträgt 2,0 für eine lange ebene Fläche oder 1,4 für eine kürzere ebene Fläche. Der Unterschied zwischen dem Luftwiderstandsbeiwert für flache und zylindrische Objekte beträgt etwa 0,6. Der Luftwiderstandsbeiwert hat keine Einheiten. 
Wenn Sie beispielsweise eine Antenne mit einer Länge von 3 Fuß und einer Höhe von 48 Fuß über dem Boden haben, z gleich 46,5 ft. Kz = [z/33] = [46,5/33] = 1.1 ft. 
Wenn Sie beispielsweise eine 3 Fuß Antenne in einer Höhe von 48 Fuß über dem Boden haben, dann: Gh = 0,65 + 0,60/[(h/33)] = 0,65 + 0,60/(51/33) = 1,22 ft. 
Angenommen, Sie möchten die Windlast einer Antenne mit einer Länge von 90 m und einem Durchmesser von 0,5 Zoll in einer Böe von 70 km/h ermitteln. Die Antenne wird auf einem 48 Fuß hohen Gebäude platziert. Beginnen Sie mit der Berechnung der projizierten Fläche. In diesem Fall A = l x w = 3 Fuß x (0,5 Zoll x (1 Fuß/12 Zoll)) = 0,125 Fuß. Berechnen Sie den Winddruck: P = 0,00256 x V = 0,00256 x 70 = 12,5 psf. Für einen kurzen Zylinder beträgt der Luftwiderstandsbeiwert 0,8. Berechnen Sie den Expositionskoeffizienten: Kz = [z/33] = [46,5/33] = 1,1 ft. Berechnen Sie den Böenreaktionsfaktor: Gh =0,65+0,60/[(h/33)] =0,65+0,60/(51/33) = 1,22 ft Ersetzen Sie in der Gleichung: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,125 x 12,5 x 0,8 x 1,1 x 1,22 = 1,68 Pfund. Die Windlast auf der Antenne beträgt 1,68 lbs. 
Für eine ebene Wand verwenden Sie die Formel Fläche = Länge x Breite, wobei die Länge und Breite der Ebene angenommen wird, auf die der Wind trifft. Bei einer Röhre oder Säule können Sie die Fläche anhand ihrer Länge und Breite abschätzen. In diesem Fall ist die Breite der Durchmesser des Rohres oder der Säule. 
„Exposition B ist Gelände mit Gebäuden, Bäumen oder anderen Oberflächenunregelmäßigkeiten, die mindestens 20 Prozent der Umgebung ausmachen und sich 1,6 Kilometer oder mehr vom Standort aus erstrecken.“. `Exposition C ist flaches Gelände und meistens offen, 0,8 km oder mehr um das Gelände herum`. „Exposition D ist am stärksten, mit Standardwindgeschwindigkeiten von 129 km/h oder mehr und flachem und unverbautem Gelände mit Blick auf große Gewässer“. 
Der Standard-Luftwiderstandsbeiwert für einen langen Zylinderlauf beträgt 1,2 und für einen kurzen Zylinder 0,8. Es gilt für Antennenröhren, wie sie an vielen Gebäuden vorhanden sind. Der Standardkoeffizient für eine ebene Fläche wie die Vorderseite eines Gebäudes beträgt 2,0 für eine lange ebene Fläche oder 1,4 für eine kürzere ebene Fläche. Der Unterschied zwischen dem Luftwiderstandsbeiwert für eine flache Fläche und einen Zylinder beträgt etwa 0,6. Der Luftwiderstandsbeiwert hat keine Einheiten. 
Wenn die Windgeschwindigkeit beispielsweise 70 mph beträgt, beträgt die Winddruckstagnation 0,00256 x 70 = 12,5 psf. Eine Alternative zu dieser Berechnung besteht darin, den Standard für verschiedene Windzonen zu verwenden. Laut der Electronic Industries Association (EIA) befindet sich der größte Teil der USA beispielsweise in Zone A mit Winden von 86,6 Meilen pro Stunde, aber Küstengebiete können in Zone B (100 Meilen pro Stunde) oder Zone C (111) liegen.8 mph) liegend 
Berechnungen für Gebäude mit normaler Nutzung haben einen Bedeutungsfaktor von eins. 
Angenommen, Sie möchten die Windlast an einer 3-Fuß-Antenne mit einem Durchmesser von 0,5 Zoll in einer Böe von 70 Meilen pro Stunde ermitteln. Die Antenne ist auf einem 48 Fuß hohen Gebäude in einem Bereich des Geländes "Exposition B" platziert. Beginnen Sie mit der Berechnung der projizierten Fläche. In diesem Fall: A = l x w = 3 Fuß x (0,5 Zoll x (1 Fuß/12 Zoll)) = 0,125 Fuß. Bestimmen Ce. Basierend auf Tabelle 16-G und unter Annahme einer Höhe von 48 Fuß und einem Gelände mit „Exposure B“ Ce 0,84. Für einen kurzen Zylinder ist der Luftwiderstandsbeiwert cq gleich 0,8. Berechnung Qs: Qs = 0,00256 x V = 0,00256 x 70 = 12,5 psf. Bestimmen Sie den Wichtigkeitsfaktor. Dies ist ein Standardgebäude, deshalb ich w ist 1. Ersetzen Sie in der Gleichung: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,125 x 0,84 x 0,8 x 12,5 x 1 = 1,05 Pfund. Die Windlast auf der Antenne beträgt also 1,05 lbs.
Windlast berechnen
Wind ist eine Luftmasse, die sich hauptsächlich in horizontaler Richtung von einem Hochdruckgebiet in ein Tiefdruckgebiet bewegt. Starke Winde können sehr zerstörerisch sein, da sie Druck auf die Oberfläche einer Struktur erzeugen. Die Intensität dieses Drucks ist die Windlast. Die Wirkung des Windes hängt von der Größe und Form des Bauwerks ab. Die Windlastberechnung ist für die Planung und den Bau von Gebäuden für sicherere, windbeständigere Gebäude und die Platzierung von Objekten wie Antennen auf Gebäuden erforderlich.
Schritte
Methode 1 von 3: Berechnung der Windlast mit einer allgemeinen Formel
1. Definiere die allgemeine Formel. Die allgemeine Formel für die Windlast lautet F = A x P x Cd, wodurch F die Kraft- oder Windlast ist, ein die projizierte Fläche des Objekts, P ist der Winddruck und CD der Luftwiderstandsbeiwert. Diese Gleichung ist nützlich, um die Windlast auf ein bestimmtes Objekt abzuschätzen, entspricht jedoch nicht den Baustandards für die Planung neuer Bauprojekte.
2. Bestimmen Sie die projizierte Fläche ein. Dies ist der Bereich der zweidimensionalen Ebene, auf den der Wind trifft. Für eine vollständige Analyse wiederholen Sie die Berechnung für jede Seite des Gebäudes. Wenn ein Gebäude beispielsweise eine Westseite mit einer Fläche von 20 m hat, verwenden Sie diesen Wert für ein bei der Berechnung der Windlast auf der Westebene.
3. Berechnen Sie den Winddruck. Die einfache Formel für den Winddruck P in britischen Einheiten (Pfund pro Quadratfuß) lautet 
, wodurch V die Windgeschwindigkeit ist in Meilen pro Stunde (mph). Um den Winddruck in SI-Einheiten (Newton pro Quadratmeter) zu ermitteln, verwenden Sie 
, und vermisse dich V in Metern pro Sekunde.
, wodurch V die Windgeschwindigkeit ist in Meilen pro Stunde (mph). Um den Winddruck in SI-Einheiten (Newton pro Quadratmeter) zu ermitteln, verwenden Sie , und vermisse dich V in Metern pro Sekunde.4. Bestimmen Sie den Luftwiderstandsbeiwert für das betreffende Objekt. Der Luftwiderstandsbeiwert ist die Kraft, die die Luft auf ein Gebäude ausübt, beeinflusst durch die Form des Gebäudes, die Rauheit der Oberfläche und eine Reihe anderer Faktoren. Ingenieure messen den Luftwiderstandsbeiwert normalerweise direkt mithilfe von Experimenten, aber für eine grobe Schätzung können Sie typische Luftwiderstandsbeiwerte für eine bestimmte Form, die Sie messen möchten, nachschlagen. Zum Beispiel:
5. Berechnen Sie die Windlast. Mit den oben ermittelten Werten können Sie nun die Windlast mit der Gleichung berechnen F = A x P x Cd.
6. Zum Beispiel: Nehmen wir an, Sie möchten die Windlast an einer 3 Fuß hohen Antenne mit einem Durchmesser von 0,5 Zoll in einer Böe von 70 Meilen pro Stunde ermitteln.
.Methode 2 von 3: Berechnung der Windlast mit der Formel der Electronic Industries Association
1. Definieren Sie die von der Electronic Industries Association entwickelte Formel. Die Formel für die Windlast lautet F = A x P x Cd x Kz x Gh wodurch ein die projizierte fläche ist, P der Winddruck, CD der Luftwiderstandsbeiwert, kz der Expositionskoeffizient und gh der Ansprechfaktor für einen Windstoß. Diese Formel enthält noch einige weitere Parameter, die bei der Ermittlung der Windlast berücksichtigt werden. Diese Formel wird normalerweise verwendet, um die Windlast auf Antennen zu berechnen.
2. Verstehe die Variablen der Gleichung. Um eine Gleichung richtig zu verwenden, müssen Sie zuerst verstehen, was jede Variable ist und was ihre Einheiten sind.
3. Bestimmen Sie die projizierte Fläche. Die projizierte Fläche Ihres Objekts hängt von seiner Form und Größe ab. Trifft der Wind auf eine ebene Wand, ist die projizierte Fläche leichter zu berechnen als bei einem runden Objekt. Die projizierte Oberfläche ist eine Annäherung an die Oberfläche, mit der der Wind in Kontakt kommt. Es gibt nicht eine übergreifende Formel zur Berechnung der projizierten Fläche, aber Sie können sie mit einigen einfachen Berechnungen abschätzen. Die Einheit für den Bereich ist ft.
4. Berechnen Sie den Winddruck. Der Winddruck ergibt sich aus der Gleichung P = 0,00256 x V, wodurch V die Windgeschwindigkeit ist in Meilen pro Stunde (mph). Die Einheit für die Windlast ist Pfund pro Quadratfuß (psf).
5. Bestimmen Sie den Luftwiderstandsbeiwert für das betreffende Objekt. Der Widerstandskoeffizient stellt die Nettokraft in Strömungsrichtung aufgrund des Drucks auf die Oberfläche eines Objekts dar. Der Widerstandskoeffizient stellt den Widerstand dar, den ein Objekt in einer Flüssigkeit erfährt und hängt von der Form, Größe und Rauheit eines Objekts ab.
6. Berechnen Sie den Expositionskoeffizienten, kz.kz berechnet sich nach der Formel [z/33], wodurch z die Höhe ist vom Boden bis zur Mitte des Objekts.
7. Berechnen Sie den Böen-Ansprechfaktor gh. Der Böen-Ansprechfaktor wird mit der Gleichung berechnet Gh = 0,65 + 0,60/[(h/33)] wodurch h ist die Höhe des Objekts.
8. Berechnen Sie die Windlast. Mit den oben ermittelten Werten können Sie nun die Windlast mit der Gleichung berechnen F = A x P x Cd x Kz x Gh. Geben Sie alle Ihre Variablen ein und führen Sie die Berechnung durch.
Methode 3 von 3: Berechnung der Windlast unter Verwendung des Uniform Building Code (UBC) `97. Formel
1. Definiere die UBC `97 Formel. Diese Formel wurde 1997 im Rahmen der Uniform Building Code (UBC) zur Berechnung der Windlast entwickelt. Die Formel lautet F = A x P, wodurch ein die projizierte Fläche und P der Winddruck ist; diese Formel hat jedoch eine alternative Berechnung für die Windlast.
- Der Winddruck (PSF) wird berechnet als P = Ce x Cq x Qs x Iw, wodurch Ce die kombinierte Höhe, Exposition und Böenreaktionsfaktor ist, cq ein Druckbeiwert (gleich dem Luftwiderstandsbeiwert in den beiden vorherigen Gleichungen), Qs ist der Windstaudruck und ich w der Bedeutungsfaktor. Alle diese Werte können berechnet oder den entsprechenden Tabellen entnommen werden.
2. Bestimmen Sie die projizierte Fläche. Die projizierte Fläche Ihres Objekts hängt von seiner Form und Größe ab. Trifft der Wind auf eine ebene Wand, ist die projizierte Fläche leichter zu berechnen als bei einem runden Objekt. Eine projizierte Oberfläche ist eine Annäherung an die Oberfläche, mit der der Wind in Kontakt kommt. Es gibt keine separate Formel zur Berechnung der projizierten Fläche, aber Sie können sie mit einigen einfachen Berechnungen abschätzen. Die Flächeneinheit ist m.
3. Bestimmen Ce, die kombinierte Höhe, Exposition und Böenreaktionsfaktor. Dieser Wert wurde basierend auf Tabelle 16-G von UBC gewählt und berücksichtigt drei Geländepositionen mit unterschiedlichen Höhen und Ce Werte für jeden.
4. Bestimmen Sie den Druckbeiwert für das betreffende Objekt. Der Druckkoeffizient, cq, ist gleich dem Luftwiderstandsbeiwert (CD). Der Widerstand stellt die Nettokraft in Strömungsrichtung aufgrund des Drucks auf die Oberfläche eines Objekts dar. Der Widerstandskoeffizient stellt den Widerstand eines Objekts durch eine Flüssigkeit dar und hängt von der Form, Größe und Rauheit eines Objekts ab.
5. Bestimmen Sie die Winddruckstagnation.Qs ist die Stagnation des Winddrucks und entspricht der Winddruckberechnung aus den vorherigen Gleichungen: Qs = 0,00256 x V, wodurch V die Windgeschwindigkeit ist in Meilen pro Stunde (mph).
6. Bestimmen Sie den Wichtigkeitsfaktor.ich w ist der Bedeutungsfaktor und kann anhand der Tabelle 16-K des UBC ermittelt werden. Es handelt sich um eine Multiplikation, die in der Lastberechnung verwendet wird und die Nutzung des Gebäudes berücksichtigt. Enthält ein Gebäude gefährliche Stoffe, ist der Bedeutungsfaktor höher als bei einem herkömmlichen Gebäude.
7. Berechnen Sie die Windlast. Mit den oben ermittelten Werten können Sie nun die Windlast mit der Gleichung berechnen F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw. Ersetzen Sie alle Ihre Variablen und berechnen Sie die Gleichung.
Tipps
- Wisse, dass die Windgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen variiert. Die Windgeschwindigkeit nimmt mit der Bauhöhe zu und näher am Boden ist am unvorhersehbarsten, da sie von der Interaktion mit Dingen am Boden beeinflusst wird.
- Beachten Sie, dass diese Unvorhersehbarkeit genaue Windberechnungen erschweren kann.
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